JP2009016476A - 光出力制御装置及び光出力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、半導体レーザをパルス駆動とリニア駆動で切替えるよう構成して、効率の高い駆動を行うことができる光出力制御装置及び光出力制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】光出力制御装置は、半導体レーザを駆動するレーザ駆動部が、光出力制御部の出力である制御値が予め決められた切替え設定値未満のときにはパルス駆動を行い、制御値が切替え設定値以上のときにはリニア駆動を行うよう構成されており、光波長変換素子から出射されたレーザ光の光出力が目標値となるよう制御されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザから出力されたレーザ光を波長変換して光出力する光出力制御装置及び光出力制御方法に関し、特にディスプレイ等に用いる光出力制御装置及び光出力制御方法に関する。

半導体レーザから出力されたレーザ光を基本波として、光波長変換素子を用いて波長変換し、第２高調波を生成する光出力制御装置において、生成される第２高調波の出力は入力された基本波の光出力の２乗に比例して増加する。従って、半導体レーザに対して大きな駆動電流を流すことで、光波長変換素子により大きな光出力を得ることができる。

図８は従来の光出力制御装置の構成を示すブロック図である。図８を用いて、従来の光出力制御装置の構成について簡単に説明する。

図８に示す従来の光出力制御装置は、光出力制御回路１０１と、駆動回路１０２と、半導体レーザ１０３と、光波長変換素子１０４と、光出力検出回路１０５とにより構成されている。駆動回路１０２は光出力制御回路１０１からの出力に応じた駆動電流を生成し、半導体レーザ１０３に出力する。半導体レーザ１０３から出射された基本波としてのレーザ光は光波長変換素子１０４において波長変換され第２高調波が形成されて光出力される。光出力検出回路１０５は光波長変換素子１０４からの光出力を検出して、その検出信号を光出力制御回路１０１に出力する。光出力制御回路１０１においては、光出力が光出力目標値に一致するよう制御する。

従来の光出力制御装置において、半導体レーザ１０３を駆動する駆動回路１０２の駆動方式には、リニア駆動とパルス駆動の２つの駆動方式がある。リニア駆動は光出力制御回路１０１の出力値に従って半導体レーザ１０３に対して連続的に電流を流す駆動方式である。パルス駆動は半導体レーザ１０３に入力される平均電流が光出力制御回路１０１の出力値となるように、パルス状の駆動電流を形成して半導体レーザ１０３に流す駆動方式である。

従来の光出力制御装置におけるリニア駆動時の特性を図９に示す。図９の（ａ）はリニア駆動時の半導体レーザ１０３の光出力である光波長変換素子１０４の光入力と、光波長変換素子１０４からの光出力との関係を表したものである。図９の（ａ）に示すように、光波長変換素子１０４において、入力に対してある値までは２乗に比例して出力は増加するが、ある入力値からは出力が飽和し始める。これは熱飽和によるものであり、特許文献１には特定のパルス幅の駆動電流を用いるパルス駆動による解決策が提案されている。

図９の（ｂ）はリニア駆動時の光波長変換素子１０４に入力される半導体レーザ１０３の光出力と光波長変換素子１０４の光出力効率との関係を示したものである。図９の（ｂ）に示すように、図９の（ａ）に示した入出力の関係において、出力は光波長変換素子１０４が飽和し始める値近傍から効率が急激に低下している。

図９の（ｃ）はリニア駆動時の半導体レーザ１０３の光出力である光波長変換素子１０４への光入力と、半導体レーザ１０３に入力される駆動電流値との関係を示したものである。図９の（ｃ）に示すように、半導体レーザ１０３の光出力である光波長変換素子１０４への光入力は半導体レーザ１０３に入力される駆動電流値に比例している。

次に、従来の光出力制御装置におけるパルス駆動について説明する。図１０は従来の光出力制御装置におけるパルス駆動時の特性を示す。図１０において、実線がパルス駆動時の特性を示しており、破線が図９に示したリニア駆動時の特性を示している。

図１０の（ａ）はパルス駆動時の半導体レーザ１０３の光出力である光波長変換素子１０４の光入力の平均値（平均光入力）と、光波長変換素子１０４から出力された光出力の平均値（平均光出力）との関係を示したものである。パルス駆動において、半導体レーザ１０３に入力されるパルス駆動電流のピーク値は常に一定であるため、半導体レーザ１０３からはピーク値が一定で、パルス状の光出力が得られ、その平均光出力はパルス駆動のデューティに比例したものとなる。これを光波長変換素子に入力すると、光波長変換素子の光出力もピーク値が一定で、パルス駆動のデューティに比例した平均光出力が得られる。このため、図１０の（ａ）の実線に示すように、平均出力は平均入力に比例する。

図１０の（ｂ）はパルス駆動時の光波長変換素子１０４に入力される光の平均値（平均光入力）と、光波長変換素子１０４における光出力効率との関係を示したものである。ここでの光出力効率は、光波長変換素子の平均光出力をその光波長変換素子の平均光入力で割ったものである。パルス駆動において、半導体レーザ１０３に入力される駆動電流のパルス入力のピーク値は常に一定で、パルス駆動のデューティに比例した平均光出力が得られる。このため、図１０の（ｂ）の実線に示すように、光出力効率は平均光入力にかかわらず略一定値となる。

図１０の（ｃ）はパルス駆動時の光波長変換素子１０４に入力される光の平均値（平均光入力）と、半導体レーザ１０３に入力される駆動電流の平均電流値との関係を示したものである。図１０の（ｃ）に示すように、半導体レーザ１０３の光出力である光波長変換素子１０４に入力される平均光入力は、半導体レーザ１０３に入力される平均駆動電流値に比例している。

図１０の（ｂ）に示した実線（パルス駆動）と破線（リニア駆動）のグラフを比較して分かるように、半導体レーザ１０３からの光出力、即ち光波長変換素子１０４への（平均）光入力に対する光波長変換素子からの光出力の効率は、平均光入力が小さい領域では、改善が図られていることが理解できる。
特開平２−２０３３２４号公報

しかしながら、従来の光出力制御装置におけるパルス駆動は、リニア駆動時の最大入力時における出力値に相当する振幅値を有するパルスにより駆動される構成であるため、図１０の（ｂ）に示したように、効率は、光波長変換素子において飽和後の効率が低下したときの値で一定となってしまうという問題があった。

また、特許文献１に示された光出力制御装置のパルス駆動では、光波長変換素子における出力の飽和自体は改善されるが、非常に幅が狭く振幅の大きい特定のパルスを用いて駆動する構成であるため、半導体レーザ及び光波長変換素子は過大な振幅に耐える特性を有するものが必要となり、非常に高価なものになったり、過大な入力により半導体レーザの寿命を縮めたりしていた。この結果、特許文献１に示された光出力制御装置の構成では、コストアップを招きコストパフォーマンスを低下させていた。

本発明は、前記の従来の光出力制御装置における課題を解決するものであり、パルス駆動とリニア駆動を入力電流が所定値の時に切り替えるよう構成して、半導体レーザ及び光波長変換素子に対して効率の高い駆動を行うことができる光出力制御装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点の光出力制御装置は、前記の課題を解決して目的を達成するために、
レーザ光を出射する半導体レーザ、
前記半導体レーザを励起してレーザ光を出射させるレーザ駆動手段、
前記半導体レーザからのレーザ光を基本波として所定波長のレーザ光に波長変換する光波長変換素子、
前記光波長変換素子から出射された波長変換されたレーザ光の光出力を検出する光出力検出手段、及び
前記光出力検出手段から出力された検出信号と目標値とを比較して制御値を算出し、前記レーザ駆動手段に前記制御値を出力して、前記光波長変換素子から出射されたレーザ光の光出力が目標値となるよう制御する光出力制御手段、を具備し、
前記レーザ駆動手段が、前記光出力制御手段の出力である前記制御値が予め決められた切替え設定値未満ではパルス駆動を行い、前記制御値が前記切替え設定値以上ではリニア駆動を行うよう構成されている。このように構成された本発明の光出力制御装置は、パルス駆動とリニア駆動を入力電流である制御値が切替え設定値の時に切替えるよう構成して、半導体レーザ及び光波長変換素子に対して効率の高い駆動を行うことができる。
なお、後述する本発明の好適な実施の形態１においては、レーザ駆動手段をレーザ駆動部２、光出力検出手段を光出力検出部５、及び光出力制御手段を光出力制御部１として説明する。

本発明の第２の観点の光出力制御装置は、前記第１の観点における前記切替え設定値は、当該光出力制御装置において前記レーザ駆動手段がリニア駆動のみを行った時に前記光波長変換素子における出力が飽和する直前の前記光出力制御手段の出力値に設定される。このように構成された本発明の光出力制御装置は、半導体レーザ及び光波長変換素子に対して効率の高い駆動を行うことができる。

本発明の第３の観点の光出力制御装置は、前記第１又は第２の観点における前記レーザ駆動手段が、前記切替え設定値と前記光出力制御手段からの前記制御値が入力されて、パルス駆動の駆動波形又はリニア駆動の駆動波形を形成し、形成された駆動波形を出力するパルス発生回路と、前記パルス発生回路で形成された駆動波形に基づいて前記半導体レーザに駆動信号を出力する駆動回路と、を有して構成しても良い。

本発明の第４の観点の光出力制御装置において、前記第３の観点における前記パルス発生回路は、前記制御値と前記切替え設定値とを比較して、大きい方の値を前記三角波発生回路が発生する三角波の振幅とし、前記制御値が前記切替え設定値未満の時にパルス駆動の駆動波形を出力し、前記制御値が前記切替え設定値以上の時にリニア駆動の駆動波形を出力するよう構成しても良い。

本発明の第５の観点の光出力制御装置において、前記第３又は第４の前記パルス発生回路は、前記制御値と前記切替え設定値とを比較する比較回路と、
発生させる三角波の振幅値を前記比較回路の出力値とする三角波発生回路と、
前記制御値と前記三角波発生回路の出力を比較して、前記駆動回路に出力するパルス信号を形成するＰＷＭ回路と、を有して構成しても良い。

本発明の第６の観点の光出力制御方法は、レーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザを励起してレーザ光を出射させるレーザ駆動手段と、前記レーザ駆動手段からのレーザ光を基本波として所定波長のレーザ光に波長変換する光波長変換素子と、前記光波長変換素子から出射された波長変換されたレーザ光の光出力を検出する光出力検出手段と、前記光出力検出手段から出力された検出信号と目標値とを比較して制御値を算出し、前記レーザ駆動手段に前記制御値を出力して、前記光波長変換素子から出射されたレーザ光の光出力が目標値となるよう制御する光出力制御手段と、を具備する光出力制御装置を用いる光出力制御方法であって、
前記光出力制御手段の出力である前記制御値が予め決められた切替え設定値未満ではパルス駆動を行う工程と、前記制御値が前記切替え設定値以上ではリニア駆動を行う工程とを切替える。このように上記の工程を切替える本発明の光出力制御方法は、パルス駆動とリニア駆動を入力電流である制御値が切替え設定値の時に切替えて、半導体レーザ及び光波長変換素子に対して効率の高い駆動を行うことができる。

本発明の第７の観点の光出力制御方法は、前記第６の観点における前記切替え設定値は、当該光出力制御装置において前記レーザ駆動手段がリニア駆動のみを行った時に前記光波長変換素子における出力が飽和する直前の前記光出力制御手段の出力値に設定される。このように設定された本発明の光出力制御方法は、半導体レーザ及び光波長変換素子に対して効率の高い駆動を行うことができる。

本発明の第８の観点の光出力制御方法は、前記第６の観点における前記制御値と前記切替え設定値とを比較して、大きい方の値を前記半導体レーザに入力する駆動波形の振幅とし、前記制御値が前記切替え設定値未満の時にパルス駆動の駆動波形を出力し、前記制御値が前記切替え設定値以上の時にリニア駆動の駆動波形を出力する。このように動作する本発明の光出力制御方法は、半導体レーザ及び光波長変換素子に対して効率の高い駆動を行うことができる。

本発明の光出力制御装置及び光出力制御方法によれば、パルス駆動とリニア駆動を入力電流（制御値）が所定値（切替え設定値）の時に切替えるよう構成されているため、半導体レーザ及び光波長変換素子に対して効率の高い駆動を行うことができる。

以下、本発明の光出力制御装置及び光出力制御方法に係る好適な実施の形態を添付の図面を参照しつつ説明する。

実施の形態１
図１は、本発明に係る実施の形態１の光出力制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１の光出力制御装置は、光出力制御手段である光出力制御部１と、レーザ駆動手段であるレーザ駆動部２と、半導体レーザ３と、波長変換素子４と、光出力検出手段である光出力検出部５を有して構成されている。
光出力制御部１には光波長変換素子４の光出力に対する目標値が入力され、光出力制御部１はレーザ駆動部２に対して目標値に応じた制御値を示す制御信号を出力する。

レーザ駆動部２は光出力制御部１の制御信号に応じた駆動電流である駆動信号を半導体レーザ３に出力する。レーザ駆動部２は、半導体レーザ３に対して、制御信号の制御値が所定値（後述する切替え設定値）未満であればパルス駆動を行い、制御値が所定値（切替え設定値）以上であればリニア駆動を行う。即ち、レーザ駆動部２は、制御値が所定値（切替え設定値）未満であれば、入力された制御値に応じたパルス状の駆動波形を形成して半導体レーザ３に出力する。一方、レーザ駆動部２は、制御値が所定値以上であれば、入力された制御値に応じて半導体レーザ３に対して連続的に電流を流す駆動電流を出力する。

半導体レーザ３から出力された基本波である励起されたレーザ光は、光波長変換素子４において第２高調波に波長変換されて光出力される。
光波長変換素子４からの光出力は、光出力検出部５において検出され、その検出値を示す検出信号に変換される。光出力検出部５の検出信号は、光出力制御部１に入力されて、目標値と比較される。光出力制御部１においては、光波長変換素子４からの光出力が目標値の示す光出力と一致するようにフィードバック制御を行って駆動制御している。

図２は実施の形態１の光出力制御装置におけるレーザ駆動部２の内部構成を示すブロック図である。レーザ駆動部２はパルス発生回路２１と駆動回路２２とを有して構成されている。パルス発生回路２１には光出力制御部１からの制御値（Ｘ）を示す制御信号と予め設定された切替え設定値（Ａ）を示す設定信号が入力される。

切替え設定値（Ａ）は、実施の形態１の光出力制御装置の構成において、レーザ駆動部２がリニア駆動のみを行った場合に光波長変換素子４が飽和し始めるときのレーザ駆動部２への入力電流値、即ちそのときの制御値に設定される。

このように設定された切替え設定値（Ａ）を所定値として、レーザ駆動部２のパルス発生回路２１では光出力制御部１からの制御値（Ｘ）が切替え設定値（Ａ）未満であれば、その制御値に比例したパルス幅を有し、切替え設定値（Ａ）を振幅とするパルス信号を発生する。一方、制御値（Ｘ）が切替え設定値以上であれば制御値（Ｘ）に比例したリニア信号をパルス発生回路２１が出力する。そして、次段の駆動回路２２において、入力されたパルス信号又はリニア信号に応じた駆動電流を形成して半導体レーザ３に出力する。

図３は、レーザ駆動部２におけるパルス発生回路２１の内部構成を示すブロック図である。パルス発生回路２１は、比較回路２１１と、三角波発生回路２１２と、ＰＷＭ回路２１３とを有して構成される。比較回路２１１において光出力制御部１からの制御値（Ｘ）と切替え設定値（Ａ）が比較され比較信号（Ｙ）を出力する。

三角波発生回路２１２においては、比較回路２１１の出力である比較信号（Ｙ）の値を振幅値とする三角波信号（Ｚ）を生成し、その三角波信号（Ｚ）をＰＷＭ回路２１３に出力する。
ＰＷＭ回路２１３においては、光出力制御部１からの制御値（Ｘ）と三角波発生回路２１２の出力である三角波信号（Ｚ）が比較されて、パルス信号又はリニア信号を生成する。

次に、図４、図５及び図６を用いてＰＷＭ回路２１３におけるパルス信号の形成方法について説明する。
図４、図５及び図６において、「Ｘ」が光出力制御部１の出力である制御値であり、「Ａ」が切替え設定値である。図４は制御値（Ｘ）が切替え設定値（Ａ）未満である場合のパルス信号形成方法であり、図５は制御値（Ｘ）と切替え設定値（Ａ）が同じ値である場合のパルス信号形成方法であり、そして図６は制御値（Ｘ）が切替え設定値（Ａ）以上である場合のパルス信号形成方法である。

先ず、図４に示す制御値（Ｘ）が切替え設定値（Ａ）未満（Ｘ＜Ａ）である場合について説明する。図４の（ａ）はＸ＜Ａの時の三角波信号（Ｚ）を示し、縦軸が三角波出力であり横軸が時間である。図４の（ｂ）はＰＷＭ回路２１３において形成されたパルス信号を示し、縦軸がパルス出力であり、横軸が時間である。

比較回路２１１においては、Ｘ＜Ａであるとき、大きい方の値である切替え設定値（Ａ）が選択されて比較信号（Ｙ）として出力される。三角波発生回路２１２では、三角波信号（Ｚ）の振幅である三角波ピーク値（Ｒ）が切替え設定値（Ａ）となる三角波信号（Ｚ）を出力する。

ＰＭＷ回路２１３においては、三角波信号（Ｚ）と制御値（Ｘ）が比較され、その交点に基づいてパルス波形が形成される。三角波信号（Ｚ）における斜面の値が０からＸに至るまでの期間はＸ≧Ｚであるので、ＰＷＭ回路２１３では比較信号（Ｙ）の値、即ち切替え設定値（Ａ）を振幅とするパルス波形を出力する。次に三角波信号（Ｚ）における斜面のＸから三角波ピーク値（Ｒ（＝Ａ））に至る期間はＸ＜Ｚであるので、ＰＷＭ回路２１３はパルス波形の出力として零を出力する。この動作により、図４の（ｂ）に示すように、切替え設定値（Ａ）を示す設定信号に基づいたパルス波高値（パルス振幅）Ｐ（＝Ａ）を有し、制御値（Ｘ）に応じたパルス幅を有するパルス信号が形成され、ＰＭＷ回路２１３から出力される。

図５は制御値（Ｘ）と切替え設定値（Ａ）が同じ値（Ｘ＝Ａ）である時の三角波信号（Ｚ）と形成されたパルス信号を示す。
比較回路２１１においては、Ｘ＝Ａであるとき、切替え設定値（Ａ）が選択されて比較信号（Ｙ）として出力される。三角波発生回路２１２では、パルス振幅である三角波ピーク値（Ｒ）が切替え設定値（Ａ）となる三角波信号（Ｚ）を出力する。

ＰＭＷ回路２１３においては、三角波信号（Ｚ）における斜面の値が０からＸに至るまでの期間はＸ≧Ｚであるので、ＰＷＭ回路２１３では比較信号（Ｙ）の値、即ち切替え設定値（Ａ）を振幅とするパルス波形を出力する。また、Ｘ＝Ａ＝Ｙであるため、全区間において比較信号（Ｙ）の値、即ち切替え設定値（Ａ）を出力することになる。この動作により、図５の（ｂ）に示すように、ＰＷＭ回路２１３は常に制御値（Ｘ（＝Ａ））のリニア信号を出力する。従って、Ｘ＝Ａの時、半導体レーザ３は制御値（Ｘ）の値に基づいてリニア駆動されることになる。

図６は制御値（Ｘ）が切替え設定値（Ａ）以上（Ｘ＞Ａ）の時の三角波信号（Ｚ）と形成されたパルス信号を示す。
比較回路２１１においては、Ｘ＞Ａであるとき、大きい方の値である制御値（Ｘ）が選択されて比較信号（Ｙ）として出力される。三角波発生器２１２では、パルス振幅である三角波ピーク値（Ｒ）が制御値（Ｘ）となる三角波信号（Ｚ）を出力する。三角波信号（Ｚ）における斜面の値が０からＸに至るまでの期間はＸ≧Ｚであるので、ＰＷＭ回路２１３ではパルス波形の出力として比較信号（Ｙ）の値、即ち制御値（Ｘ）を出力する。この動作により、図６の（ｂ）に示すように、ＰＷＭ回路２１３は常に制御値（Ｘ）のリニア信号を出力する。従って、Ｘ＞Ａの時、半導体レーザ３は制御値（Ｘ）の値に基づいてリニア駆動されることになる。

図４、図５及び図６に示すように、実施の形態１の光出力制御装置においては、制御値（Ｘ）と切替え設定値（Ａ）との大きさの関係に基づいてパルス駆動とリニア駆動を切り替えるよう構成されている。

図７は実施の形態１の光出力制御装置における駆動時の特性を示すグラフである。図７において、実線が実施の形態１の光出力制御装置における駆動時の特性を示しており、破線が図９及び図１０において示したリニア駆動のみの時又はパルス駆動のみの時の特性を示している。

図７の（ａ）は光波長変換素子４への入力の平均値（平均入力）と、光波長変換素子４から出力された光出力の平均値（平均出力）との関係を示している。Ｘ＜Ａの時のパルス駆動においては、半導体レーザ３に入力される駆動電流であるパルス入力のピーク値は常に一定であるため、半導体レーザ３からは一定の光出力が得られる。このため、図７の（ａ）の実線に示すように、パルス駆動時における平均出力は平均入力に比例する。そして、Ｘ≧Ａの時のリニア駆動に切替わる。このリニア駆動においては、前述の図９の（ａ）の実線及び図１０の（ａ）の破線で示したリニア駆動の波形と同じ波形となり、光波長変換素子４が飽和し始める値近傍から平均出力の上昇が停止する。

図７の（ｂ）は光波長変換素子４に入力される光の平均値（平均光入力）と、光波長変換素子４の光出力効率との関係を示したものである。ここでの光出力効率は、光波長変換素子の平均出力をその光波長変換素子の平均入力で割ったものである。Ｘ＜Ａの時のパルス駆動において、半導体レーザ３に入力されるパルス入力のピーク値は常に一定であるので、一定の効率が得られ、平均入力にかかわらず効率は一定値となる。そして、Ｘ≧Ａの時のリニア駆動に切替わる。このリニア駆動においては、前述の図９の（ｂ）の実線及び図１０の（ｂ）の破線で示したリニア駆動の波形と同じ波形となり、光波長変換素子４が飽和し始める値近傍から効率が低下する。

図７の（ｃ）は光波長変換素子４に入力される光の平均値（平均光入力）と、半導体レーザ３に入力される平均電流値（平均駆動電流）との関係を示したものである。図７の（ｃ）に示すように、半導体レーザ３の光出力である光波長変換素子４に入力される平均光入力は、半導体レーザ３に入力される駆動電流に比例している。

図７の（ｂ）に示したＸ＜Ａの時の実線（パルス駆動）とＸ≧Ａの時の実線（リニア駆動）のグラフ、及び破線で示した全領域をリニア駆動のみ又はパルス駆動のみで動作する場合とを比較して分かるように、半導体レーザ３からの光出力、即ち光波長変換素子４への平均光入力に対する光波長変換素子からの光出力の効率は、光波長変換素子４において出力が飽和する以前の領域では高い効率で一定値に維持されており、大幅に効率の改善が図られていることが理解できる。

上記の実施の形態１で説明したように、本発明の光出力制御装置においては、パルス駆動とリニア駆動を切替えて半導体レーザと光波長変換素子を駆動することにより、飽和領域での効率を落とすことなく飽和領域以下での効率を改善し、しかもリニア駆動時と同じ仕様の半導体レーザを使用できることにより、本発明の光出力制御装置を適用することによるコストアップを抑えることができる。

なお、実施の形態１の光出力制御装置においては、切替え設定値が予め同じ構成の装置においてリニア駆動を行い光波長変換素子が飽和する状態の時の駆動電流を検出して、その検出値の直前値を切替え設定値とする構成で説明したが、本発明の光出力制御装置においてはそれぞれの装置においてリニア駆動を行って切替え設定値を検出して設定する機能を有するよう構成し、その切替え設定値に基づいてパルス駆動とリニア駆動を自動的に切替えるよう構成しても良い。このように構成した場合には、装置それぞれの特性に応じた適切な切替え設定値を設定することが可能となり、効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

本発明の光出力制御装置は、リニア駆動時において出力効率が飽和する直前の入力電流値を所定値（切替え設定値）として設定して、入力電流が所定値未満ではパルス駆動を行い、入力電流が所定値以上ではリニア駆動を行うよう構成して、リニア駆動時と同じ定格のもので効率の改善を図ることが可能となる。

上記のように、本発明の光出力制御装置によれば、リニア駆動時に半導体レーザの出力効率が飽和する直前の入力電流値を所定値（切替え設定値）とし、入力電流が所定値未満ではパルス駆動を行い、入力電流が所定値以上ではリニア駆動を行うよう構成されているため、過大な入力に耐える半導体レーザを使用しないことでコストアップを避けつつ効率の改善を図ることができる。

本発明は、半導体レーザから出力されたレーザ光を波長変換して所望のレーザ光を生成する光出力制御装置において効率の高い駆動が可能であるため光出力制御装置の分野において有用である。

本発明に係る実施の形態１の光出力制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１の光出力制御装置におけるレーザ駆動部の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態１の光出力制御装置におけるレーザ駆動部のパルス発生回路の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態１の光出力制御装置における制御値が切替え設定値未満である場合のパルス発生方法を示す説明図である。 実施の形態１の光出力制御装置における制御値と切替え設定値が同じ値である場合のパルス発生方法を示す説明図である。 実施の形態１の光出力制御装置における制御値が切替え設定値以上である場合のパルス発生方法を示す説明図である。 実施の形態１の光出力制御装置における駆動時の特性を示すグラフである。 従来の光出力制御装置の構成を示すブロック図である。 従来の光出力制御装置におけるリニア駆動時の特性を示すグラフである。 従来の光出力制御装置におけるパルス駆動時の特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 光出力制御部
２ レーザ駆動部
３ 半導体レーザ
４ 光波長変換素子
５ 光出力検出部
２１ パルス発生回路
２２ 駆動回路
２１１ 比較回路
２１２ 三角波発生回路
２１３ ＰＷＭ回路

Claims (8)

1. レーザ光を出射する半導体レーザ、
   前記半導体レーザを励起してレーザ光を出射させるレーザ駆動手段、
   前記半導体レーザからのレーザ光を基本波として所定波長のレーザ光に波長変換する光波長変換素子、
   前記光波長変換素子から出射された波長変換されたレーザ光の光出力を検出する光出力検出手段、及び
   前記光出力検出手段から出力された検出信号と目標値とを比較して制御値を算出し、前記レーザ駆動手段に前記制御値を出力して、前記光波長変換素子から出射されたレーザ光の光出力が目標値となるよう制御する光出力制御手段、を具備し、
   前記レーザ駆動手段が、前記光出力制御手段の出力である前記制御値が予め決められた切替え設定値未満ではパルス駆動を行い、前記制御値が前記切替え設定値以上ではリニア駆動を行うよう構成された光出力制御装置。
2. 前記切替え設定値は、当該光出力制御装置において前記レーザ駆動手段がリニア駆動のみを行った時に前記光波長変換素子における出力が飽和する直前の前記光出力制御手段の出力値に設定される請求項１に記載の光出力制御装置。
3. 前記レーザ駆動手段は、前記切替え設定値と前記光出力制御手段からの前記制御値が入力されて、パルス駆動の駆動波形又はリニア駆動の駆動波形を形成し、形成された駆動波形を出力するパルス発生回路と、前記パルス発生回路で形成された駆動波形に基づいて前記半導体レーザに駆動信号を出力する駆動回路と、を有する請求項１又は２に記載の光出力制御装置。
4. 前記パルス発生回路は、前記制御値と前記切替え設定値とを比較して、大きい方の値を前記三角波発生回路が発生する三角波の振幅とし、前記制御値が前記切替え設定値未満の時にパルス駆動の駆動波形を出力し、前記制御値が前記切替え設定値以上の時にリニア駆動の駆動波形を出力するよう構成された請求項３に記載の光出力制御装置。
5. 前記パルス発生回路は、前記制御値と前記切替え設定値とを比較する比較回路と、
   発生させる三角波の振幅値を前記比較回路の出力値とする三角波発生回路と、
   前記制御値と前記三角波発生回路の出力を比較して、前記駆動回路に出力するパルス信号を形成するＰＷＭ回路と、を有する請求項３又は４に記載の光出力制御装置。
6. レーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザを励起してレーザ光を出射させるレーザ駆動手段と、前記レーザ駆動手段からのレーザ光を基本波として所定波長のレーザ光に波長変換する光波長変換素子と、前記光波長変換素子から出射された波長変換されたレーザ光の光出力を検出する光出力検出手段と、前記光出力検出手段から出力された検出信号と目標値とを比較して制御値を算出し、前記レーザ駆動手段に前記制御値を出力して、前記光波長変換素子から出射されたレーザ光の光出力が目標値となるよう制御する光出力制御手段と、を具備する光出力制御装置を用いる光出力制御方法であって、
   前記光出力制御手段の出力である前記制御値が予め決められた切替え設定値未満ではパルス駆動を行う工程と、前記制御値が前記切替え設定値以上ではリニア駆動を行う工程とを切替える光出力制御方法。
7. 前記切替え設定値は、当該光出力制御装置において前記レーザ駆動手段がリニア駆動のみを行った時に前記光波長変換素子における出力が飽和する直前の前記光出力制御手段の出力値に設定される請求項６に記載の光出力制御方法。
8. 前記制御値と前記切替え設定値とを比較して、大きい方の値を前記半導体レーザに入力する駆動波形の振幅とし、前記制御値が前記切替え設定値未満の時にパルス駆動の駆動波形を出力し、前記制御値が前記切替え設定値以上の時にリニア駆動の駆動波形を出力する請求項６に記載の光出力制御方法。

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